Die Ariane 5 war eine europäische Trägerrakete aus der Ariane-Serie, die im Auftrag der ESA entwickelt wurde und von 1996 bis 2023 im Einsatz war. Sie war die bis dahin leistungsfähigste europäische Trägerrakete und ermöglichte es, schwere Nutzlasten in Erdumlaufbahnen und Fluchtbahnen zu befördern. Als Nachfolgemodell ging 2024 mit mehreren Jahren Verspätung die Ariane 6 in Betrieb.
Während der Konferenz in Den Haag im November 1987 bewilligte der ESA-Ministerrat die Entwicklung eines ersten europäischen Schwerlastträgers, um für die immer größer werdenden Telekommunikationssatelliten gewappnet zu sein. Zu diesem Zeitpunkt konnte die ESA bereits auf einen langen, erfolgreichen Einsatz der Ariane-Reihe zurückblicken.
Das Ziel bei der Entwicklung der Ariane 5 war eine mit einem Gesamtgewicht von bis zu 6,8 Tonnen 60 % höhere Nutzlast für eine geostationäre Transferbahn (GTO) bei nur 90 % der Kosten einer Ariane 44L. Dies entspricht einer Verringerung der Kosten pro Masse-Einheit um 44 %.
Einen weiteren Anwendungsbereich der Ariane 5 sollte der europäische Raumgleiter Hermes darstellen. Der Raumgleiter sollte mit einer eigenen europäischen Rakete gestartet werden können. Hermes wäre von der Rakete auf einer suborbitalen Bahn ausgesetzt worden, welche die Raumfähre mit eigenem Antrieb in eine erdnahe Umlaufbahn angehoben hätte. Das Projekt wurde jedoch 1993 eingestellt. Während der Entwicklung des NASA X-38 Crew Return Vehicles war die Ariane 5 für eine weiterentwickelte Variante dieses Raumfahrzeugs im Gespräch. 2014 kamen Überlegungen bei der ESA auf, den in der Entwicklung befindlichen US-Raumgleiter Dream Chaser mit der Ariane 5 zu starten.
Durch den Aufbau der Ariane 5 mit einer bewusst sehr niedrig gehaltenen Anzahl von Triebwerken sollte eine sehr hohe Zuverlässigkeit erreicht werden. Obwohl Hermes nie gebaut wurde, wurde eine bemannte Nutzung der Ariane 5 nicht ausgeschlossen. Die angestrebte Zuverlässigkeit der Rakete lag mit 99 % für eine einstufige Variante eine Größenordnung höher als bei der Ariane 4, die nur für Satellitenstarts entwickelt worden war und viele Triebwerke besaß. Für die zweistufige Variante waren 98,5 % anvisiert. Entsprechend groß war die Enttäuschung, als die Ariane 5 gleich beim Erstflug einen Fehlstart erlitt, während ihre Vorgängerin erfolgreich weiter flog.
Mit der Ariane 5 wurden hauptsächlich Kommunikationssatelliten in eine geostationäre Transferbahn gebracht.
Die Ariane 5 wurde von Raumfahrtunternehmen aus den ESA-Mitgliedstaaten im Auftrag der ESA entwickelt. Dabei stellte jeder Mitgliedstaat, der sich an dem Projekt beteiligen wollte, finanzielle Mittel zur Verfügung. Die Industrie des jeweiligen Staates bekam dann Entwicklungsaufträge entsprechend dem Anteil der Beiträge des Staates. Die ESA ließ das Projekt von der französischen Raumfahrtbehörde CNES durchführen, welche die technische Leitung, das Finanzmanagement und die Verteilung der Aufträge an die einzelnen Unternehmen in den Partnerstaaten übernahm. Die Startgesellschaft Arianespace musste deshalb die Einzelteile der Rakete bei den von der ESA ausgewählten Unternehmen bestellen und auch von den dafür ausgewählten Unternehmen montieren lassen.
Nach dem Fehlstart beim ersten Flug der Ariane 5 ECA im Jahr 2002 wurde dieses komplizierte System abgeschafft und die EADS Space Transportation (später EADS-Tochter Astrium Space Transportation, heute Airbus Defence and Space) zum Hauptauftragnehmer ernannt. Die Airbus Defence and Space baute seitdem die Raketen komplett aus den von ihr und den Partnerfirmen hergestellten Einzelteilen zusammen und war für die Funktionsfähigkeit der kompletten Raketen verantwortlich. Sie lieferte die Raketen nach der Endabnahme an ihren Kunden Arianespace.
Für die ersten drei Starts waren ESA und CNES direkt verantwortlich, später übernahm Arianespace die Vermarktung. Die Rakete wurde auch internationalen Kunden zum Start ihrer Satelliten gegen Entgelt (ca. 180 Millionen Dollar) angeboten. Die meisten Starts entfielen auf diese Kunden, dagegen startete die ESA durchschnittlich nur etwa 1–2 mal pro Jahr Nutzlasten mit der Ariane 5.
Die Entwicklungskosten der Ariane 5 betrugen etwa 5,8 Milliarden Euro (6,7 Milliarden US-Dollar). Direktor des Ariane-Programms war der deutsche Raumfahrtingenieur Horst Holsten.
Die auf Hermes optimierte Grundausführung der Ariane 5 heißt Ariane 5G (générique). Sie bestand aus:
zwei Feststoffboostern (Bezeichnung EAP P238). Diese Booster bestanden jeweils aus drei Segmenten, waren etwa 30 m lang (24,75 m Segmentlänge), hatten einen Durchmesser von 3,05 m und eine Wandstärke von 8,1 mm und fassten jeweils 238 Tonnen Festtreibstoff. Sie lieferten ca. 92 % des gesamten Schubs beim Start. Das oberste Segment der Booster war das kürzeste und wurde schon im italienischen Colleferro befüllt. Im Gegensatz zu den beiden anderen längeren Segmenten (die erst am Startplatz befüllt wurden) war es als Sterninnenbrenner ausgelegt. Es lieferte daher beim Start besonders viel Schubkraft, die nach dem Abbrennen der Spitzen des Sterns stark zurückging. Das mittlere und das untere Segment waren dagegen als Innenbrenner ausgelegt. Ihr Schub stieg mit dem Abbrennen von innen nach außen langsam an, da die Abbrandfläche sich mit der Zeit vergrößerte. Die Segmente wurden bis 2004 zusammengesteckt. Jede Verbindung wurde mit einem O-Ring abgedichtet und mit 180 Scherbolzen mit 24 mm Durchmesser gesichert. Ab 2006 wurden sie in einer Elektronenstrahlschweißanlage vakuumverschweißt. Die Booster hatten ein vorgegebenes, sich laufend veränderndes Schubprofil mit durchschnittlich 4400 kN Schub, das auf maximal 6650 kN stieg. Die Brennzeit betrug 130 Sekunden, danach wurden sie abgeworfen. Der Treibstoff APCP bestand zu 14 % aus hydroxyl-terminiertem Polybutadien (HTPB), zu 18 % Aluminiumpulver und zu 68 % Ammoniumperchlorat. Die Boostergehäuse produzierte die Firma MT Aerospace AG in Augsburg aus Stahl. Die Booster wurden in einigen Fällen zur Qualitätskontrolle mit einem in der Nasenkappe befindlichen zweistufigen Fallschirmrückkehrsystem ausgerüstet, wodurch nach dem Einsatz eine Bergung aus dem Meer möglich war.
einer sehr großen Hauptstufe (Bezeichnung EPC H158). Ihr Leergewicht betrug dank extremer Aluminium-Leichtbauweise nur 12,5 Tonnen. Das Material war so dünn, dass die Rakete unter ihrem eigenen Gewicht zusammengebrochen wäre, falls man die Stufe leer aufgerichtet hätte. Stabilität erlangte sie erst durch den eingefüllten Treibstoff bzw. Druckgas. Sie war 30,5 m hoch, hatte einen Durchmesser von 5,4 m und fasste 158 Tonnen Treibstoff. Diese Stufe hatte nur ein Triebwerk, das durch die Verbrennung von flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff 605 Sekunden lang einen Schub von 1180 kN lieferte und damit nicht genug Schub erzeugte, um die Rakete ohne die Booster abheben zu lassen. Die Hauptstufe wurde von Airbus Defence and Space (vormals EADS Astrium-Space Transportation) in Les Mureaux, Frankreich produziert. Die Tanks der Hauptstufe wurden aus der benachbarten Fabrik von Cryospace zugeliefert. Das Vulcain-Triebwerk der Hauptstufe wurde von einem Konsortium Europäischer Triebwerksfirmen unter der Führung von SEP produziert.
Zum Start der Rakete zündete zunächst nur das Haupttriebwerk. Nachdem die Computer es auf Funktionsfähigkeit überprüft hatten und das Triebwerk auf volle Leistung hochgefahren worden war, wurden nach sieben Sekunden die Feststoffbooster gezündet und die Rakete hob ab. Wenn vor dem Abheben Probleme mit dem Haupttriebwerk festgestellt wurden, konnte es ohne jeglichen Schaden abgeschaltet werden. Dagegen können Feststoffbooster nach dem Zünden prinzipbedingt nicht mehr abgeschaltet werden, was diese Zündungssequenz erklärt.
Auf der Hauptstufe saß die in einer Ringstruktur untergebrachte Steuerungseinheit, die den Flug der Ariane 5 steuerte und überwachte. Unmittelbar auf diesem Ring sollte ursprünglich der Raumgleiter Hermes sitzen und nach der Abtrennung von der Hauptstufe mit Hilfe seiner eigenen Triebwerke die Umlaufbahn erreichen.